高精度冷原子干涉仪集成化光学系统的设计 被引量：1

1

作者 葛贵国 方杰 +7 位作者 何萌 李金庭 张胆放 陈曦 仲嘉琪 张小伟 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期761-771,共11页

设计并实现了用于85Rb冷原子干涉仪的集成化光学系统。整个光学系统的外包络尺寸为400 mm×483 mm×133 mm,分为五个独立的模块,模块之间通过光纤连接,这种集成化、模块化的光路系统有利于原子干涉仪进一步工程化、小型化。该... 设计并实现了用于85Rb冷原子干涉仪的集成化光学系统。整个光学系统的外包络尺寸为400 mm×483 mm×133 mm,分为五个独立的模块,模块之间通过光纤连接,这种集成化、模块化的光路系统有利于原子干涉仪进一步工程化、小型化。该系统采用主动温控措施来改善光学系统的稳定性,使激光光强的长期稳定度达到4.3×10^(-3)@5000 s。将该光学系统应用于原子干涉仪,获得了自由演化时间为71 ms、对比度为20%的干涉条纹,单个条纹相位不确定度约为22 mrad,对应的重力测量不确定度为26μGal。该光学系统的设计与实现为原子干涉仪的小型化与实际应用奠定了基础。 展开更多

关键词 原子光学 原子干涉仪 光学系统 稳定性 集成化

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利用原子干涉仪实现高精度惯性测量 被引量：7

2

作者 秦永元 游金川 赵长山 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第2期244-248,共5页

综述了目前国内外正积极研制的原子干涉仪。它是建立在激光冷却、囚禁与操控原子理论基础上,利用原子本身作为自由下落的"测试物体"来测量仪器所受到的惯性力。这种新型惯性敏感器能以前所未有的精度同时测量物体的旋转角速... 综述了目前国内外正积极研制的原子干涉仪。它是建立在激光冷却、囚禁与操控原子理论基础上,利用原子本身作为自由下落的"测试物体"来测量仪器所受到的惯性力。这种新型惯性敏感器能以前所未有的精度同时测量物体的旋转角速度和线性加速度,并可通过原子对抛技术实现两种量测量的区分,这已为诸多实验所验证。报道了国内外原子干涉仪的最新研制进展。原子干涉仪的紧凑性和长时稳定性将使其在惯性测量领域获得更广泛的工程应用。 展开更多

关键词 原子干涉仪 惯性测量 冷原子 激光冷却 囚禁与操控原子

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原子干涉仪多频时分复用激光放大控制系统 被引量：6

3

作者 张文冬 何川 +6 位作者 闫思彤 Barthwal Sachin 龙世同 汤彪 周林 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期294-299,共6页

研发了一种多频时分复用锥形激光放大控制系统。通过控制种子激光的输出频率和工作时序,此系统可以实现高隔离度单频、比例可调双频、复合多频调制三种不同模式的激光放大。实验研究了该控制系统的光学特性,结果表明输出线偏振激光束间... 研发了一种多频时分复用锥形激光放大控制系统。通过控制种子激光的输出频率和工作时序,此系统可以实现高隔离度单频、比例可调双频、复合多频调制三种不同模式的激光放大。实验研究了该控制系统的光学特性,结果表明输出线偏振激光束间的消光比达30 dB,不同工作模式的切换时间为100 ns。该系统可提高激光器的利用效率,适用于原子干涉精密测量物理及原子干涉仪应用技术等对激光输出功率、集成度要求较高的领域。 展开更多

关键词 激光技术 时分复用 锥形激光放大器 原子干涉仪

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受激拉曼绝热捷径提高原子干涉仪稳健性的实验研究 被引量：2

4

作者 鲁思滨 陈红辉 +4 位作者 陆泽茜 姚战伟 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期434-439,共6页

报道了采用受激拉曼绝热捷径(STIRSAP)方案实现原子干涉仪并提高其稳健性的实验研究结果。对STIRSAP型拉姆齐原子干涉仪的条纹对比度进行了分析。与传统的受激拉曼绝热通道型拉姆齐原子干涉仪相比,STIRSAP加速了布居数绝热转移过程,提... 报道了采用受激拉曼绝热捷径(STIRSAP)方案实现原子干涉仪并提高其稳健性的实验研究结果。对STIRSAP型拉姆齐原子干涉仪的条纹对比度进行了分析。与传统的受激拉曼绝热通道型拉姆齐原子干涉仪相比,STIRSAP加速了布居数绝热转移过程,提高了原子干涉条纹的对比度。通过调制抽运光和斯托克斯光的强度,研究了交流斯塔克效应对原子干涉条纹相移的影响,实验结果表明STIRSAP能有效抑制原子干涉过程中的交流斯坦克效应,提高原子干涉仪的稳健性。 展开更多

关键词 原子光学 绝热转移 原子干涉仪 相位移动

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冷原子干涉仪中二维磁光阱线圈的优化设计 被引量：2

5

作者 樊鹏格 吴易明 +1 位作者 贾森 王先华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期268-273,共6页

大通量冷原子源是实现高精度冷原子干涉仪的关键技术之一。为获得大通量冷原子源,通常采用二维磁光阱(2D-MOT)和三维磁光阱(3D-MOT)的级联结构,其中2D-MOT的磁场分布是影响其性能的重要因素。通过数学建模及有限元分析,对2D-MOT中不同构... 大通量冷原子源是实现高精度冷原子干涉仪的关键技术之一。为获得大通量冷原子源,通常采用二维磁光阱(2D-MOT)和三维磁光阱(3D-MOT)的级联结构,其中2D-MOT的磁场分布是影响其性能的重要因素。通过数学建模及有限元分析,对2D-MOT中不同构造(长方形、跑道形、马鞍形)的反亥姆霍兹线圈进行数值计算,分析了不同构造线圈的磁场分布及因在制造与装配过程中产生的偏心、线圈不对称、平行度及内径不对称误差造成的磁场零点漂移和磁场梯度变化。分析结果表明,在偏心误差C<1.14 mm,线圈不对称误差ΔI<0.016 A,平行度误差θ<1.02°时,马鞍形线圈产生的磁场梯度更有利于制备大通量冷原子源。该结果为冷原子干涉仪2D-MOT的磁场系统设计和加工提供了理论指导。 展开更多

关键词 大通量冷原子源 冷原子干涉仪 2D磁光阱 反亥姆霍兹线圈 有限元分析

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原子干涉仪中的超低频隔振系统的设计及仿真 被引量：1

6

作者 王文超 汤彪 +2 位作者 周林 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期367-372,共6页

针对原子干涉仪中拉曼光反射镜对振动隔离的特殊要求,设计了一套低频隔振系统,采用两级被动隔振和一级主动隔振的方案,同时对系统的机械结构和主动隔振反馈环路分别进行了详细的设计,最后用Matlab的Simulink模块进行了仿真,通过仿真结... 针对原子干涉仪中拉曼光反射镜对振动隔离的特殊要求,设计了一套低频隔振系统,采用两级被动隔振和一级主动隔振的方案,同时对系统的机械结构和主动隔振反馈环路分别进行了详细的设计,最后用Matlab的Simulink模块进行了仿真,通过仿真结果显示该系统对0.1～10 Hz的振动隔离度可以达到99%以上,表明该系统可以达到预期的隔振效果。 展开更多

关键词 激光技术 隔振 仿真 原子干涉仪

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基于LabVIEW的冷原子干涉仪精密时序控制系统 被引量：2

7

作者 刘夏鸣 《舰船电子工程》 2022年第8期182-188,199,共8页

论文描述了一种基于LabVIEW的冷原子干涉仪精密时序控制系统,详细介绍了该时序控制系统的总体技术方案、工作流程、模拟输出信号与数字输出信号生成方法、数据同步输出方法、程序循环运行方法、数据采集方法等内容。该控制系统具有时序... 论文描述了一种基于LabVIEW的冷原子干涉仪精密时序控制系统,详细介绍了该时序控制系统的总体技术方案、工作流程、模拟输出信号与数字输出信号生成方法、数据同步输出方法、程序循环运行方法、数据采集方法等内容。该控制系统具有时序同步精度高、操作简单、集成度高、维护性好等优点,已应用于冷原子干涉测量系统。 展开更多

关键词 LABVIEW 冷原子干涉仪 时序控制系统

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多路径原子干涉仪的动力学研究

8

作者 何天琛 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第3期350-354,共5页

针对囚禁在谐振子势阱(频率为ω)中多路径原子干涉仪的动力学特性,使用传播子的方法对其波包演化规律进行了研究.考虑冷原子处在谐振子势阱的基态,使用谐振子势阱中的传播子计算出外场中波包的含时演化规律.第一次Kapitza-Dirac脉冲使... 针对囚禁在谐振子势阱(频率为ω)中多路径原子干涉仪的动力学特性,使用传播子的方法对其波包演化规律进行了研究.考虑冷原子处在谐振子势阱的基态,使用谐振子势阱中的传播子计算出外场中波包的含时演化规律.第一次Kapitza-Dirac脉冲使初始态分成具有不同动量的动量态.在谐振子势阱和外场的作用下,这些动量态开始演化且在t=π/(2ω)相干叠加然后再次分开.第二次Kapitza-Dirac脉冲的增加使系统产生了更多的动量态,且使它们沿着不同的路径演化.计算结果表明,在测量时刻外场的作用仅仅改变了实空间和动量空间波包的幅度值且改变的程度依赖外场的强度. 展开更多

关键词 多路径原子干涉仪 传播子 Kapitza-Dirac脉冲 谐振子势阱

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多模式原子干涉仪的相位研究

9

作者 何天琛 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第4期656-660,共5页

在本文中,我们研究了谐振子势阱(频率为ω)中多模式原子干涉仪相位演化的动力学特性.第一次Kapitza-Dirac脉冲产生出了具有不同相位的模式.外场的作用使这些模式的相位演化相对于没有外场下的演化发生了偏离.Kapitza-Dirac脉冲的强度不... 在本文中,我们研究了谐振子势阱(频率为ω)中多模式原子干涉仪相位演化的动力学特性.第一次Kapitza-Dirac脉冲产生出了具有不同相位的模式.外场的作用使这些模式的相位演化相对于没有外场下的演化发生了偏离.Kapitza-Dirac脉冲的强度不会对相位演化产生任何影响.在第二次Kapitza-Dirac脉冲后,外场作用使t=π/(2ω)之前已经存在的非零模式相位发生突变.对于外场是重力场,测量时刻相邻两模式之间的相位差和重力加速度成线性关系. 展开更多

关键词 多模式原子干涉仪 传播子 Kapitza-Dirac脉冲

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干涉型原子陀螺仪研究进展与应用 被引量：2

10

作者 李俊 雷兴 +2 位作者 李攀 刘元正 韩宗虎 《电讯技术》 北大核心 2012年第7期1216-1221,共6页

介绍了原子干涉仪的基本原理和目前国内外干涉型原子陀螺仪的实现方案以及研究现状,包括三脉冲陀螺仪、四脉冲陀螺仪和原子芯片陀螺仪。基于高精度测量特性,概述了原子陀螺仪在惯性导航、广义相对论检测以及地球物理学中的应用。

关键词 惯性导航 原子干涉仪 原子陀螺仪 原子芯片

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冷原子干涉技术原理及其在深空探测中的应用展望 被引量：5

11

作者 张国万 李嘉华 《深空探测学报》 2017年第1期14-19,共6页

简要介绍了基于冷原子干涉技术的陀螺仪与重力仪的特点以及国内外研究现状,重点介绍冷原子制备、冷原子分束、反射以及原子内态探测等冷原子干涉关键技术的基本原理及其实现方法。结合深空探测特点,冷原子干涉技术在深空探测领域潜在的... 简要介绍了基于冷原子干涉技术的陀螺仪与重力仪的特点以及国内外研究现状,重点介绍冷原子制备、冷原子分束、反射以及原子内态探测等冷原子干涉关键技术的基本原理及其实现方法。结合深空探测特点,冷原子干涉技术在深空探测领域潜在的应用有两个方面:一方面可应用于深空探测器在飞行、交互、对接以及着陆过程中的自主导航;另一方面可应用于深空探测器引力助推过程中的重力以及加速度的精密测量。 展开更多

关键词 冷原子干涉仪 深空探测 自主导航 高精度陀螺仪

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新一代惯性测量仪器:拉曼型原子干涉陀螺仪 被引量：3

12

作者 王锴 姚战伟 +3 位作者 鲁思滨 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期513-523,共11页

近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景.介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,... 近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景.介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,给出了在拉曼干涉型冷原子陀螺仪方面的最新研究进展,分析了原子干涉陀螺仪的研究现状和发展前景. 展开更多

关键词 原子光学 原子干涉仪 原子陀螺仪 转动测量灵敏度

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光学波导中原子干涉的加速度测量

13

作者 魏春华 梁磊 +2 位作者 左承林 颜树华 杨俊 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期142-148,共7页

提出一种水平方向、光学波导中原子干涉的加速度测量方案。详细介绍了光路结构、原子团制备以及光学波导的绝热装载等。通过实验手段对测量方案进行验证,首先将87Rb原子团冷却至50 nK的玻色爱因斯坦凝聚态,随后对超冷原子团施加布拉格... 提出一种水平方向、光学波导中原子干涉的加速度测量方案。详细介绍了光路结构、原子团制备以及光学波导的绝热装载等。通过实验手段对测量方案进行验证,首先将87Rb原子团冷却至50 nK的玻色爱因斯坦凝聚态,随后对超冷原子团施加布拉格光进行分束、合束,完成原子干涉过程。实验结果显示,所提干涉测量系统能够实现单轴加速度测量,对未来高精度多轴加速度测量系统的研制具有指导借鉴意义。 展开更多

关键词 原子干涉仪 光学波导 玻色爱因斯坦凝聚态 布拉格衍射

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原子陀螺基本概念及发展趋势分析 被引量：19

14

作者 严吉中 李攀 刘元正 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第5期810-817,共8页

原子陀螺是一种利用原子光谱感受外部转动的高性能传感器,在惯性导航、姿态控制、科学研究等军民领域已表现出巨大的发展潜力和应用价值,并引起了国内外研究机构的巨大兴趣。回顾了原子陀螺的发展历程,并跟踪了国际上的最新研究动态。... 原子陀螺是一种利用原子光谱感受外部转动的高性能传感器,在惯性导航、姿态控制、科学研究等军民领域已表现出巨大的发展潜力和应用价值,并引起了国内外研究机构的巨大兴趣。回顾了原子陀螺的发展历程,并跟踪了国际上的最新研究动态。将原子陀螺根据其工作原理分为冷原子陀螺和核磁共振陀螺2个领域,并从工作原理、性能参数、应用方向等方面分别进行了阐述。最后分析了原子陀螺面临的挑战和未来发展趋势。 展开更多

关键词 原子陀螺 原子干涉仪 原子自旋 原子光谱

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用于稳定激光功率的数字控制系统 被引量：4

15

作者 李营营 江志坤 王安琪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期136-140,共5页

在冷原子干涉仪的研究中,常采用三个拉曼光脉冲实现对原子束的相干操控(分束、反射和合束)。拉曼激光的功率抖动会引起Rabi频率的变化,从而带来严重的干涉相移噪声。这些噪声对用于高精度转动加速度测量的冷原子干涉仪来说是不可忽略的... 在冷原子干涉仪的研究中,常采用三个拉曼光脉冲实现对原子束的相干操控(分束、反射和合束)。拉曼激光的功率抖动会引起Rabi频率的变化,从而带来严重的干涉相移噪声。这些噪声对用于高精度转动加速度测量的冷原子干涉仪来说是不可忽略的系统噪声,因此实现拉曼激光的功率稳定对于实现高精度原子干涉是至关重要的。采用声光调制器(AOM)作为执行器,设计了一套用于稳定激光功率的数字控制系统。在对AOM进行系统辨识和控制器仿真设计的基础上,利用Labview程序实现了激光功率稳定的PID控制。测试结果表明,在测量时间为1 h情况下,激光功率的不稳定度由系统闭环前的1.67%降低到了系统闭环后的0.19%,极大地提高了干涉信号的稳定性,同时也降低了系统噪声。 展开更多

关键词 激光功率稳定 激光器与激光光学 冷原子干涉仪 虚拟仪器

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新型超高精度惯性传感器原理探索 被引量：1

16

作者 盛庆红 刘微微 王惠南 《航空制造技术》 2011年第21期100-102,共3页

惯性传感器是构成惯性导航系统的核心器件,惯性导航系统的精度与性能取决于陀螺仪和加速度计的性能,其在导航制导技术领域(尤其是国防建设)的需求是该技术拓展新方向的源动力。采用新原理、新技术发展新型高精度、小型化惯性传感器是惯... 惯性传感器是构成惯性导航系统的核心器件,惯性导航系统的精度与性能取决于陀螺仪和加速度计的性能,其在导航制导技术领域(尤其是国防建设)的需求是该技术拓展新方向的源动力。采用新原理、新技术发展新型高精度、小型化惯性传感器是惯性技术研究与发展的重要方向之一。 展开更多

关键词 超流体陀螺 加速度计 惯性技术 惯性导航系统 比力计 惯导系统 冷原子干涉仪 陀螺仪 航海仪器 惯性传感器 精度

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^(85)Rb和^(87)Rb双磁光阱的同时实现及特性研究 被引量：4

17

作者 郝恺 周林 +4 位作者 汤彪 彭文翠 杨威 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期169-174,共6页

双磁光阱的同步实现是利用冷原子干涉仪检验爱因斯坦等效原理的重要实验基础之一。采用高频声光调制移频方案获得了冷却囚禁^(85)Rb和^(87)Rb两种原子的激光,进而同步实现了两种原子的磁光阱。在此基础上,研究了双磁光阱中原子数与冷却... 双磁光阱的同步实现是利用冷原子干涉仪检验爱因斯坦等效原理的重要实验基础之一。采用高频声光调制移频方案获得了冷却囚禁^(85)Rb和^(87)Rb两种原子的激光,进而同步实现了两种原子的磁光阱。在此基础上,研究了双磁光阱中原子数与冷却光参数的关系,优化了实验参数,双磁光阱中两种原子的数目均达到10~9。 展开更多

关键词 量子光学 双磁光阱 激光冷却 冷原子干涉仪 等效原理检验

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基于锁相环路的拉曼激光制备及其相位噪声研究 被引量：2

18

作者 曹雷 鲁思滨 +4 位作者 王锴 姚战伟 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期402-407,共6页

原子干涉仪在精密测量和惯性导航领域都有着重要前景,而高精度的原子干涉仪对低相位噪声、高输出功率的拉曼激光有迫切需求.设计了基于光学锁相环路的双波长激光同步注入放大拉曼激光制备方案,实现了大功率拉曼激光的制备,拉曼光注入放... 原子干涉仪在精密测量和惯性导航领域都有着重要前景,而高精度的原子干涉仪对低相位噪声、高输出功率的拉曼激光有迫切需求.设计了基于光学锁相环路的双波长激光同步注入放大拉曼激光制备方案,实现了大功率拉曼激光的制备,拉曼光注入放大前后的相位噪声均低于-80 dBc@0.01～1 MHz,输出总功率达到了400 mW,可满足原子干涉精密测量的需求. 展开更多

关键词 激光技术 原子干涉仪 锁相环路 拉曼激光 相位噪声

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